Экспериментально-расчетный метод определения резонансных частот и форм колебаний деталей типа дисков с применением голографической интерферометрии

• Автор: Царева, Альбина Маратовна
• Шифр специальности: 01.02.04, 05.02.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 161 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ОБЗОР И АНАЛИЗ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ КОЛЕБАНИЙ РАБОЧИХ КОЛЕС И ДИСКОВ.

1.1. Обоснование выбора объекта исследования

1.2. Обзор теоретических исследований колебаний круглых пластин

1.2.1. Аналитические методы расчета резонансных частот и

форм колебаний круглых пластин

1.2.2. Численные методы расчета резонансных частот и форм колебаний

1.3. Экспериментальные методы исследований колебаний и напряженнодеформированного состояния объектов

1.4. Голографическая интерферометрия.

1.5. Цель и задачи исследования
Глава 2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ГОЛОГРАФИЧЕСКИХ
ИСЛЕДОВАНИЙ И ТЕХНИКА ГОЛОГРАФИЧЕСКОГО
ЭКСПЕРИМЕНТА.
2.1. Общая методика исследования гармонических колебаний
методом голографической интерферометрии
2.1.1. Процесс образования интерференционной микроструктуры в голографии.
2.1.2. Исследование гармонических колебаний голографическим методом усреднения во времени
2.1.3. Исследование факторов, влияющих на формирование интерференционной структуры при голографических исследованиях
2.2. Техника голографического эксперимента
2.2.1. Экспериментальная голографическая установка
2.2.2. Источники излучения
2.2.3. Оптическая схема установки
2.2.4. Регистрирующие среды
2.2.5. Разработка системы возбуждения и контроля резонансных частот с применением компьютерных программ
2.3. Оценка погрешности измерения частоты.
2.4. Объекты исследований.
2.5. Выводы по главе
Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ И АНАЛИТИЧЕСКИЕ
ИССЛЕДОВАНИЯ СПЕКТРА РЕЗОНАНСНЫХ
ЧАСТОТ И ФОРМ КОЛЕБАНИЙ ОДНОРОДНОГО
ДИСКА ПОСТОЯННОЙ ТОЛЩИНЫ
3.1. Экспериментальное исследование спектра резонансных частот и форм колебаний однородного диска постоянной толщины
3.1.1. Методика определения частот и форм колебаний.
3.1.2. Определение последовательности появления
форм колебаний однородного диска.
3.1.3. Исследование влияния размеров и материала диска на формы колебаний.
3.1.4. Кратные формы резонансных колебаний
однородного диска постоянной толщины.
3.1.5. Влияние способов возбуждения колебаний
на частоты и формы колебаний диска.
3.2. Аналитические исследования спектра собственных частот и форм колебаний однородного диска постоянной толщины.
3.3. Выводы по главе
Глава 4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОБСТВЕННЫХ ЧАСТОТ И ФОРМ КОЛЕБАНИЙ ДИСКА ПОСТОЯННОЙ ТОЛЩИНЫ ЧИСЛЕННЫМ МЕТОДОМ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА АЫБУБ
4.1. Описание конечных элементов
4.2. Выбор и исследование расчетной модели диска
4.3. Расчет собственных частот и форм колебаний.
4.4. Экспериментальнорасчетный метод определения резонансных частот и форм колебаний
деталей типа дисков
4.5. Выводы по главе
Глава 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ВИБРАЦИОННЫХ
ХАРАКТЕРИСТИК РАБОЧИХ КОЛЕС ДИСПЕРГАТОРА И КОМПРЕССОРА.
5.1. Исследование вибрационных характеристик диска ротора диспергатора с целыо совершенствования конструкции и улучшения эксплуатационных характеристик аппарата.
5.2. Исследование вибрационных характеристик
закрытых рабочих колес центробежных компрессоров
5.3. Выводы по главе
ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Крыльчатка а и диск компрессора б, разрушенные в процессе эксплуатации
низкого давления авиационного двигателя, разрушенные в процессе эксплуатации. Причинами обрыва полотна крыльчатки и сегмента диска компрессора являются изгибающие нагрузки, возникающие при резонансных колебаниях. Борьба с вибрацией становится неотъемлемым условием обеспечения высокого качества конструкции , , , , 0. В связи с этим, наблюдается неизменный интерес к проблемам колебаний деталей в форме дисков. Такие детали с расчетной точки зрения представляют собой вращающиеся круглые пластины . Определение резонансных частот и форм колебаний является необходимым этапом при решении большинства задач колебаний круглых пластин. Собственные колебания круглых пластин изучались издавна. Первые работы принадлежат Кирхгофу 8, Пуассону 8, Релею , Саусвеллу 3. И в дальнейшем эти вопросы изучались довольно глубоко 6, , , ,,, ,4,8,7,0. Значительный вклад в изучение проблемы определения спектра собственных частот дисков и рабочих колес внесли работы И. А. Биргера , , , И. М. Бабакова 7, Д. В. Вайнберга, Е. Д. Вайнберга , , . Гонткевича , Я. Г. Пановко , А. П. Филиппова 7, Джайна 7, Лейссы 0,1, С. П. Тимошенко 5,6 и многих других. Основополагающие результаты по колебаниям дисков турбомашин принадлежат . Левину , . Он обобщил предшествующие теоретические исследования и разработал общий инженерный метод теоретического исследования изгибных колебаний дисков турбомашин, получивший всеобщее признание. Филипповым А. П. 8 в наиболее полной постановке решена задача о колебании облопаченных дисков в своей плоскости. Д.В. Хронина 8, Г. С. Скубачевского 2, В. П. Иванова и работы других авторов 1, 4, 1, 5, 6. Ивановым В. П. обобщен метод динамических жесткостей на системы с так называемой циклической симметрией, то есть такие системы как облопаченные диски, крыльчатки, шестерни. Хронин Д. В. разработал достаточно общие методы теоретического исследования критических состояний и совместных колебаний системы вал дисклопатки. Богомолов С. И. , разработал метод теоретического исследования изгибных колебаний дисков паровых и газовых турбин и турбокомпрессоров авиационных газотурбинных двигателей. Для решения задач динамики колебаний рабочих колес, дисков в настоящее время используются аналитические, численные и экспериментальные методы. При этом в первую очередь рассматриваются фундаментальные задачи колебаний круглых пластин, результаты решения которых дают предварительные рекомендации для реальных конструкций. Анализ аналитических методов расчета резонансных частот и форм колебаний деталей различной формы показал, что применение так называемых точных методов, приводящих к полному решению, исчерпывается на задачах колебаний прямоугольной пластинки, свободно опертой по двум противоположным краям 4. В случаях же расчета собственных частот и форм колебаний круглых пластинок дисков используются приближенные методы. Релея , , Ритца , 0 и Галеркина . По . При расчетах принимаются следующие предположения 5, 5 материал пластины идеально упругий, однородный и изотропный. Считается, что пластина имеет постоянную толщину, рассматриваемую как малая величина по сравнению с другими размерами пластины. Для применения метода Релея Ритца при расчетах собственных частот и форм колебаний круглой пластины выражения для потенциальной и кинетической энергий представляют в полярной системе координат. На рис. Из элементарного треугольника тт рис. Рис. Е модуль продольной упругости. Кдг2 г дг г2 дв2
. После ооозначения к , 1. ДДиД4о 0, 1. Выражение 1. Ао к2о 0, Аок2о 0,
Аик2и 0. Функции, удовлетворяющие уравнениям 1. ХгФв, 1. Хг зависит только от г, а Фтолько от в. После подстановки выражения 1. Ф 0 1. Xг и Ф в процессе преобразования формул . Решением уравнения 1. Ф 0 i, 1. С произвольная постоянная. Уравнение 1. Бесселя. X кг i где Л, В произвольные постоянные, кг и i функции Бесселя 1го рода п го порядка. И тогда общий интеграл уравнения 1. О кг i. Геометрические места нулей функции 1. О кг i 0. Как видно, из этого уравнения возможны две системы узловых линий на круглой пластинке.